模具课程设计书正文.docx
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模具课程设计书正文
冲压模具成型工艺及模具设计
设计课题:
工件如下图所示,材料Q235,板料厚度1mm,年产量8万件,表面不允许有明显的划痕。
设计成型零件的模具。
一、冲压工艺分析
1、该零件的材料是Q235,是普通的碳素工具钢,板厚为1mm,具有良好的可冲压性能。
2、该零件结构简单,并在转角处有R1的圆角,所冲的两个孔都是Φ8的尺寸,工艺性比较好,整个工件的结构工艺性好。
3、尺寸精度,零件上的两个孔的尺寸精度为IT12~13级,两个孔的位置精度是IT11~12级,其余尺寸的公差为IT12~14,精度比较低。
结论:
适合冲压生产。
二、工艺方案确定
该工件包括落料、冲孔两个基本工序,有以下3种工艺方案:
方案一:
先落料,后冲孔。
采用单工序模具生产。
方案二:
落料—冲孔复合冲压,采用复合模生产。
方案三:
冲孔—落料级进冲压,采用级进模生产。
方案一模具结构简单,但需要两道工序两幅模具,成本高而生产率低,难以满足中批量生产需求。
方案二只需一副模具,工件精度及生产效率都较高。
方案三也只需要一副模具,生产效率高,操作方便,但位置精度不如复合模具冲裁精度高。
通过对上述三种方案的分析比较,成型该零件应该采用方案二复合模具成型。
三、确定模具类型及结构形式
1、该零件质量要求不高,板的厚度有1mm,孔边距有14mm,所以可以选用倒装复合模。
2、定位方式的选择:
控制条料的送进方向采用两个导料销,控制条料的送进步距采用挡料销。
3、卸料、出件方式的选择:
采用弹性卸料。
下出件,上模刚性顶件。
4、导向方式的选择:
为了方便操作,该模具采用后侧导柱的导向方式。
冲压件的形状简单、精度要求不高、生产批量为中批量,为了使得模具寿命较高,采用有导向、弹性卸料、下出件的模具结构形式。
四、工艺计算
1、确定最佳排样方式,并计算材料利用率,选择板料规格。
该零件为近似矩形零件,设计排样1、排样2两种排样方式,如图:
排样1
排样2
查《冲压手册》表2-18,最小搭边值是:
工件间:
1.2mm、侧边:
1.5mm。
工件面积:
72×44-2×8×9-19×8-13×8-2×π×42=2667.5mm2
排样1:
取搭边值1.5mm
条料宽度B=47mm步距L=73.5mm
材料利用率:
η=2667.5/(47×73.5)=77.2%
排样2:
取搭边值1.5mm
条料宽度B=75mm步距L=45.5mm
材料利用率:
η=2667.5/(75×45.5)=78.2%
比较两种排样方式,后者材料利用率较高,所以冲裁工件的排样方式可以采用排样2排列方式。
排样图如下
选用1mm×900mm×1200mm的板料,可以裁12条,每一条可以冲26件。
总的材料利用率:
12×26×2667.5/(900×1200)=77%
2、计算冲床合力并预选冲床
L=(272+50)=322mmt=1mmσb=450Mpa
冲压力F=Ltσb=322×1×450=144900N≈145KN
查《冲压工艺及模具设计》表3-11K卸=0.05K推=0.055K顶=0.06
卸料力:
F卸=K卸×F落料=272×1×450×0.05=6120N
倒装复合模:
顶件力等于零
推件力:
刃口高度为10n=8/1n取8
F推=K推×F冲孔×8=0.055×50×1×450×8=9900N
冲压合力F合=F+F卸+F推=145000+6120+9900=161020N≈161KN
根据冲压合力预选J23—25的曲柄压力机
3、确定冲裁压力中心(计算时忽略R1)如图所示
X1=0X2=6.5X3=13X4=23X5=33X6=42.5X7=52X8=62X9=72X10=63X11=54X12=49.5X13=45X14=36X15=27X16=22.5X17=18X18=9X19=15X20=57
Y1=18Y2=36Y3=40Y4=44Y5=40Y6=36Y7=40Y8=44Y9=22Y10=0Y11=4Y12=8Y13=4Y14=0Y15=4Y16=8Y17=4Y18=0Y19=22Y20=22
L1=36L2=13L3=8L4=20L5=8L6=19L7=8L8=20L9=44L10=18L11=8L12=9L13=8L14=18L15=8L16=9L17=8L18=18L19=25L20=25
X0=(0×36+6.5×13+13×8+23×20+33×8+42.5×19+52×8+62×20+72×44+63×18+54×8+49.5×9+45×8+36×18+27×8+22.5×9+18×8+9×18+15×25+57×25)/322=37.54
Y0=(36×18+13×36+8×40+20×44+8×40+19×36+8×40+20×44+44×22+18×0+8×4+9×8+8×4+18×0+8×4+9×8+8×4+18×0+25×22+25×22)/322=21.3
取X0=40Y0=20作为模具压力中心的位置
4、确定冲裁凸模和凹模的工作刃口尺寸
落料以落料凹模为基准计算,落料凸模根据凹模和最小间隙计算,也可以根据凹模实际尺寸和间隙配制。
冲孔以冲孔凸模为基准计算、冲孔凹模根据凸模合最小间隙计算,也可以根据凸模实际尺寸和间隙值配制。
冲孔用分别加工法进行计算,落料、中心尺寸用配合加工法进行计算。
间隙值查《冲压工艺及模具设计》表3-4,Zmin=0.100mmZmax=0.140mm
落料凹模磨损后变大尺寸:
、、、、
磨损系数查《冲压工艺及模具设计》表3-5
A1==(X1=0.5)
A2==(X2=0.75)
A3==(X3=0.75)
A4==(X4=0.5)
A5==(X5=0.5)
A5尺寸要标注在凸凹模上,所以要转化到凸凹模
A5凸凹模==(公差:
Zmax-Zmin-0.52/4=-0.09,根据工件,凸模最小值=22-0.52-Zmin/2=21.43,凸模最大=22-0.13-Zmax/2=21.8,所以取凸凹模标注尺寸)
落料凹模磨损后变小尺寸:
、
磨损系数查《冲压工艺及模具设计》表3-5X=0.75
B1==
B2==
落料凹模磨损后不变尺寸:
42±0.12、8±0.1
C1=42±0.12/4=42±0.03
C2=8±0.1/4=8±0.025
落料凸模(凸模固定板)按凹模实际尺寸配做,保证间隙0.100~0.140mm
冲孔凸模磨损后变小尺寸:
公差为IT12~IT13级
凸、凹模公差按IT8级,δ凸模=0.020mmδ凹模=0.020mm
校核间隙|δ凸模|+|δ凹模|=0.020+0.020=0.040=Zman-Zmin=0.0可行
磨损系数查《冲压工艺及模具设计》表3-5X=0.5
B1凸模==
B1凹模==
5、确定弹性元件
聚氨酯橡皮允许承受的载荷较弹簧大,并且安装方便,所以选用橡皮。
卸料力为F卸=6120N
橡皮的高度:
H自由=H工作/(0.25~0.3)=32~26.7取30
式中H工作=t+1+H修磨=1+1+6=8
橡皮的面积:
A=F卸/p=23538~12240mm2
式中p为橡皮预压(压10%~15%H自由)时单位面积上的压力,取0.26~0.5
取一块整开凸模孔的合四个卸料螺钉孔160×160×25的聚氨酯橡皮.
面积校核:
160×160-2768-452=22380mm2>12240mm2可行
五、编写工艺文件
冲压工艺过程卡
材料牌号及规格
材料技术要求
毛坯尺寸
每件毛坯可制件数
毛坯重量
辅助材料
Q235[1(±0.1)×900×1200]
条料
[1×75×1200]
26
工序号
工序名称
工序容
加工简图
设备
工艺装备
0
下料
剪板机上裁板
75×1200
1
落料
冲孔
落料冲孔复合冲裁
J23-25
落料冲孔复合模
六、选择和确定模具主要零部件的结构和尺寸
1、工作零件的结构及尺寸设计
(1)凸凹模:
为了便于加工,凸凹模设计成直通式,1个M8沉头螺钉固定在垫板上,与凸凹模固定板的配合按H7/m6。
其总长L=H固定板+H卸料板+(H橡胶-H预压)=20+14+(30-3)=60mm
(2)冲孔凸模:
冲孔凸模采用台阶式的,与凸模固定板的配合按H7/m6.
其总长H=H固定板+H凹模+H空心垫板=50mm,小端长32mm;
(3)凹模采用薄凹模结构,薄凹模厚度尺寸(可以参考单工序模具凹模的厚度计算公式H=Ks=72×0.24=17.28mm)取18mm。
凹模壁厚尺寸C=(1.5~2)H=27~36mm
式中K查《冲压工艺及模具设计》表3-15取0.24s=72mm
凹模板边长:
B≥44+2×(27~36)=98~116
L≥72+2×(27~36)=126~144
L取160,一般情况下,B≧L,所以B取160,故薄凹模板长、宽、厚度尺寸160mm×160mm×18mm
(4)模具刚性校核
凸凹模尺寸较大,模具强度较大,所以不需要校核,
小凸模:
单个凸模所受力:
冲裁力:
22500/2=11250N;推件力(倒装复合模)9900/2=4950N
冲压合力:
倒装:
11250+4950=16200N
无导向:
可行
2、其他板的尺寸[参考典型组合结构(GB2858.2-81)]
凸凹模垫板:
160×160×8
凸凹模固定板:
160×160×20
卸料板:
160×160×14
空心垫板:
125×100×16
小凸模固定板:
125×100×18
小凸模垫板:
125×100×8
3、模架规格
上模座的规格:
160×160×45
下模座的规格:
160×160×55
模柄的规格:
A50×100
导套:
A28H7×90×38
导柱:
A28h6×80×200
4、模具闭合高度
(55+8+60)+(45+16+16+8+18)-1=225mm
七、校核所选压力机
J23-25压力机:
标称压力250KN;滑块行程65(次/分);连杆调节长度55mm;最大装模高度270mm,工作台尺寸370mm×560mm,模柄孔尺寸φ50×70;电机功率2.2kw。
校核以上所有参数,可满足使用要求。
使用J23-25能满足该模具使用要求。
八、编制工作零件机械加工工艺卡
凹模机械加工工艺规程卡
凹模机械加工工艺规程材料Cr12硬度60~64HRC
序号
工序名称
工序容
1
备料
锻件(退火状态)165×165×18
2
粗铣
铣六面到尺寸160.3×160.3×17。
注意注意两大平面与相邻侧面用标准角度测量达到基本垂直要求
3
磨平面
磨光两大平面厚度到mm,并磨四个侧面,达到两相邻侧面垂直,垂直度0.02mm/100mm
4
钳工
1、划线划出凹模轮廓及螺孔、销孔和穿丝孔中心线
2、钻孔钻螺纹孔、销钉底孔和凹模洞口穿丝孔
3、铰孔铰销钉孔达到要求
4、攻丝攻螺纹丝达到要求
5
热处理
淬火+低温回火使材料硬度达到60~64HRC
6
磨平面
磨光六平面消除淬火变形和氧化皮,并达到工艺所要求的尺寸
7
退磁
消除坯料残余磁
8
线切割
电火花成型凹模洞口,并留0.01~0.02的研磨余量
9
钳工
研磨凹模洞口壁面到尺寸,粗糙度0.8μm
10
检验
按图纸检验
塑料模具成型工艺与模具设计
设计课题:
工件如下图,材料ABS,年产量8万件,要求确定零件的成型工艺参数,
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